Алтернативни горива за моторни превозни средства

Име/наименование/инициали/друго

Лице/колектив/катедра/факултет, организация/друго

Колектив с ръководител проф. д-р Кирил Бързев

Лице(а) за контакт и компетенции:

Проф. д-р Кирил Бързев

Адрес:

Русенски университет “А. Кънчев”

Телефон/факс/мобилен телефон:

Телефон: (082) 888432; Мобилен Телефон: 0888 146723

E-mail:

barzev@uni-ruse.bg

Интернет страница:

www.uni-ruse.bg

Година на създаване на иновацията

2005

Понятие за алтернативно гориво

Алтернативно гориво – това е гориво, при получаването и изгарянето на което, или не се отделя въглероден диоксид (CO2), или отделеният въглероден диоксид е в много малко количество.

Биогорива –  това са горива, получени от биомаса, при изгарянето на които се отделя CO2, но чрез процеса фотосинтеза той участва в т. нар. кръговрат на въглеродния диоксид. Биогоривата спадат към групата на възобновяемите енергийни източници.

Алтернативни биогорива

Биоетанол и биометанол – получават се чрез преработване на биомаса;

Био-дизелово гориво – получава чрез естерификация на растителни масла;

Натурално растително масло;

Биогаз – получава се чрез газификация или разлагане на биомаса;

Други алтернативни горива

Природен газ

Водород получен чрез електролиза на водата (електроенергията е от АЕЦ, водна, вятърна или слънчева слънчева енергия)  или газификация на биометанол.

Предимства на алтернативните горива

Ø      ограничаване потреблението на изкопаеми горива за осигуряване на енергоснабдяването

Ø      подобряване качеството на въздуха чрез намаляване емисиите на дисперсните частици (PM) и на азотните оксиди (NOx)

Течни биогорива

Био-дизелово гориво – може да замества стандартното дизелово гориво изцяло  или да се използва като добавка към него в различни пропорции.

Най-разпространени смеси от биодизел и дизелово гориво – B5, B30, B80 и B100.

Използването на B5 и B30 не изисква промяна в конструкцията и регулировъчните параметри на двигателя, както и на системата за очистване на изпусканите газове.

B80 и B100 изискват промяна в конструкцията и регулировъчните параметри на двигателя.

Биоетанол – може да се използва като добавка в бензина или дизеловото гориво или самостоятелно.

Най-разпространени смеси от биометанол и бензин Е5, Е20, Е85 и Е95.

Използването на Е5 и Е20 не изисква промяна в конструкцията и регулировъчните параметри на двигателя, както и на системата за очистване на изпусканите газове.

Е85 и Е95 изискват промяна в конструкцията и регулировъчните параметри на двигателя

Газообразни биогорива

Биогаз се произвежда на повече от 4000 места в Европа. За суровини се използват най-често растителни остатъци. Намира приложение най-вече при захранване на газовите турбини за производство на електроенергия. Въпреки това ако качеството му се подобри до това на природния газ – затова понякога се нарича алтернативен природен газ (SNG) – може да се използва и за автомобили.

Природен газ – изкопаемо гориво намиращо се в газови находища (150 трл. m3) и под формата на газови хидрати (700 трл. m3).

Защо природния газ се отнася към групата на алтернативните горива?

Какъв е относителния дял по енергия на водорода и въглерода при  метана?

Водород – 60%                     Въглерод – 40%

Какъв е относителния дял по енергия на водорода и въглерода при  бензина?

Водород – 40%                     Въглерод – 60%

От всички изкопаеми горива природният газ е горивото с най-голямо енергийно съдържание на водород. 

Какво показва този факт?

За получаването на  зададена топлинна мощност при използването на природен газ се отделя най-малко количество въглероден диоксид в сравнение с всички останали изкопаеми горива.

Поради тази причина е прието природният газ да се отнесе към групата на алтернативните горива, тъй като използването му би довело да значително намаляване емисиите на въглероден диоксид. 

Приложение на природният газ като гориво за автомобилния транспорт

Природният газ се съхранява на борда на автомобилите под формата на сгъстен природен газ (СПГ, CNG) в газови резервоари под високо налягане – 200-220 bar.

Какви са предимствата на природния газ като гориво за мобилните транспортни средства?

Ø      по-ниски емисии на CO2

Ø      по-ниски експлоатационни разходи поради по-ниската цена на единица енергия получена от природен газ

При цена на природния газ 1 лв/kg – 7.2 ст/kWh

При цена на бензина 2,30 лв/l – 25 ст/kWh

Следователно използването на бензин при един и същ КПД на двигателя е 3.4 пъти по-скъпо.

Какви са недостатъците на природния газ като гориво за мобилните транспортни средства?

Ø      по-ниска литрова мощност на двигателя (при външно смесообразуване)

по-нисък КПД на двигателя поради по-ниската скорост на горене

Ø      голям обем и маса на резервоарите за сгъстен природен газ и от там и по-малък полезен обем на транспортното средство и влошени динамични показатели

Водородът като алтернативно гориво

За да се разглежда водорода като алтернативно гориво е необходимо в целия цикъл на получаването му и изколването му да не се отделя или да се отделя в минимални количества въглероден диоксид. Ето защо, ако водородът се получава чрез електролиза на водата, то при производството на необходимата за това електроенергия не трябва да се отделя CO2, т.е. електроенергията не трябва да бъде от ТЕЦ. За получаването на водород като алтернативно гориво трябва да се използва електроенергия от АЕЦ, ВЕЦ, вятърни или слънчеви електроцентрали.

Ако водородът се получава чрез газификация на изкопаеми въглеводородни горива, той не може да се разглежда като алтернативно гориво, тъй като при този процес се отделя CO2.

Методи за използване на водорода като гориво за ДВГ

Ø      използване на водорода като основно гориво (ДВГ работи само с водород)

Ø      използване на водорода като заместител на част от необходимото изкопаемо гориво

Ø      използване на водорода с цел подобряване на горивния процес на стандартните ДВГ

Горивна система за предкамерно-факелно възпламеняване от водороден факел – проектирана и изследвана в лабораторията по Двигатели с вътрешно горене в Русенския университет. Въз основа на тази разработка през 2006 г. е защитена успешно докторската дисертация на гл. ас. д-р инж. Милен Михайлов с научен ръководител проф. д-р инж. Кирил Бързев